熔融沉积成型工艺精度与翘曲变形研究

摘要

熔融沉积成型技术经过三十多年的发展尤其是近几年的快速增长，已经成为当下最热门的高科技产业。具有结构简单、操作方便、运行成本低、无需激光加热等优点，被广泛应用于模型制造、生物医学、艺术设计等领域。但是，在创建三维模型、生成STL文件、切片处理、参数设置以及模型后处理工艺中都会产生影响成型件精度不可消除的因素，尤其是模型的翘曲变形，阻碍熔融沉积成型技术的长期发展和应用。
　　本文首先通过对成型系统、控制软件、模型参数等方面综合分析、将影响成型件精度的因素分为客观条件误差、数据处理误差、控制参数误差等三个方面，并具体分析了每个因素影响的具体过程，为提高打印模型的精度提供理论依据。
　　其次，研究了熔融沉积成型中的翘曲变形，在分析打印过程中挤出丝的温度、形状以及模型内部应力变化的基础上，得出翘曲变形几何模型，并推导出翘曲变形公式。选定模型表面圈数、固体层层数、首层打印速度以及填充密度四个工艺参数对模型翘曲变形进行重点分析，通过绘制每个工艺参数对翘曲量影响的趋势图，得出相应的结论，并提出减小翘曲变形的有效措施。
　　最后，为了进一步验证四个工艺参数对翘曲量的影响以及工艺参数的最佳组合，本文进行了正交试验，确定四因素三水平的正交试验表，综合分析后利用UG画出标准测试件模型，通过对9个标准模型件的测量，得出最终试验数据，利用正交实验助手对数据进行极差以及方差分析，得出最小翘曲量的最优组合。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 本文研究的目的和意义

1．3 熔融沉积成型技术国内外研究现状

1．4 本文主要研究内容与方法

2 快速成型技术

2．1 快速成型技术简介

2．2 熔融沉积成型技术

2．3 本章小结

3 熔融沉积成型工艺精度分析

3．1 客观条件误差

3．2 软件数据处理误差

3．3 参数设置引起的误差

3．4 本章小结

4 熔融沉积成型翘曲变形分析

4．1 熔融沉积成型翘曲变形数学模型

4．2 影响翘曲变形工艺因素分析

4．3 本章小结

5 熔融沉积成型翘曲变形试验研究

5．1 正交试验简介

5．2 翘曲变形试验方案设计

5．3 翘曲变形试验结果分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况